주파수조정용 ESS기술

“주파수조정용 ESS 운영·제어기술 개발 및 사업화 수행”
국내 최대규모 경산 48MW ESS.

에너지저장장치(ESS)는 전기에너지를 물리에너지 또는 화학에너지로 저장하는 기술로서 전력계통에서 발전, 송변전, 수용가에 설치되어 계통 연계 안정화 및 비상전원 등의 용도로 활용과 운용이 가능해 글로벌 ESS 시장은 2020년까지 기하급수적으로 증가할 것으로 전망된다.
ESS 사업 분야 중 경제성이 우수한 주파수 조정 관련 기술을 우선적으로 개발하고, 실증을 통해 기술력을 제고했으며, 확장사업을 성공적으로 수행했다. 2017년 상반기와 하반기의 140MW, 124MW ESS 사업과 향후 추진할 해외사업에서의 철저한 검증을 통한 대상국가에서의 최적화된 운영시스템을 시행착오 없이 적기에 사업화할 수 있는 기술력 업그레이드가 필요하다.

개발성과는...
한전 전력연구원은 세계 최초로 개발한 전력계통 주파수조정용 배터리 에너지저장장치(Energy Storage System, ESS) 제어기술을 서안성, 신용인 변전소의 52MW급 ESS에 적용해 2015년 7월 상업화에 성공했다. 실증을 통한 성공적인 기술개발을 기반으로 2016년 7월 경산 48MW, 신김제 24MW 등 7개 변전소에 총 184MW ESS를 사업화했다.
ESS는 신재생에너지 확대와 스마트그리드 구현을 위하여 안정적인 전력을 공급하기 위한 기술로서 ESS 충·방전 제어를 통해 피크 수요 저감, 주파수 제어, 부하 평준화 및 안정도 향상 등을 수행한다.
운영시스템의 운전화면을 표준화하고 연동이 가능한 ESS 모델을 개발했다. ESS 모델을 이용해 제어방법을 지속적으로 개선하고 운영시스템을 실제와 같이 시험하기 위해 현장적용 전 실시간 연속운전을 통한 검증을 완료하였다. 이러한 기술을 실제 ESS에 적용하고 시운전 절차를 개발, 적용함으로써 검증의 사각영역을 제로화하고 완벽한 계통연계 시운전을 완료하여 운영시스템 무고장 운전을 달성했다.
개발, 실증 및 사업화를 수행한 기술을 ESS 관련업체와 상생하기 위하여 기술이전을 수행했으며, 향후 세계 최초로 한전 전력연구원에서 개발한 기술을 기술이전업체와 관련업체들이 국내외 사업에서 성공적으로 활용하고 경제 활성화에 기여할 수 있도록 최선을 다하고 있다.

개발방법은...

국내업체에서 개발한 최신형 배터리.

전력연구원은 ESS 기술개발과 실증시험을 위하여 2013년 10월 제주 조천변전소에 4MW 배터리 에너지저장장치 실증단지를 구축 완료하고  실증시험을 통해 2014년 8월 주파수조정용 4MW급 배터리 에너지저장장치 및 에너지저장장치 제어기의 개발을 완료했다. 2015년 7월 준공한 52MW ESS에서의 실증을 완료하고 운영기술을 업그레이드하기 위해 운영시스템과 연계해 실제와 같이 운전이 가능한 ESS 모델을 개발하고 각종 시험 및 실증을 수행했다.

기대효과는...
전력연구원은 4MW급 ESS 기술 개발내용을 바탕으로 서안성, 신용인 변전소 28MW 및 24MW 주파수조정용 배터리 에너지저장장치 제어기의 개발에 성공하고, 184MW 사업도 성공적으로 수행했다.
주파수 제어기술은 주파수 추종 및 자동 발전제어 기술을 융합한 세계 최초의 ESS 제어기술로서 제어기 수입 대체 효과만으로도 50MW 기준으로 17억원이며, 500MW ESS 주파수 조정을 할 경우 연료비 절감액은 계통한계가격에 따라 유동적이나 연간 1000~3000억원으로 기대된다. 또한 운영시스템의 사전검증 기술과 시운전 기술 등의 업그레이드를 통해 운영의 신뢰성과 국내외 사업에도 확고한 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.
전력연구원은 ESS 분야의 연구개발을 주도하고 주파수조정용 ESS에 대한 운영 및 제어기술을 확보하여 2016년 하반기 140MW, 2017년 124MW 주파수조정용 ESS 사업 등의 국내 사업 적용과 독일, 미국, 인도 등에 해외 수출을 추진하고 있다.

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